物質(zhì)的聚集狀態(tài)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三第1章物質(zhì)的聚集狀態(tài)Chapter1CollectiveStateofMatter第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-1分散系1-2氣體1-3溶液濃度的表示方法

1-4稀溶液的通性1-5膠體溶液1-6高分子溶液和乳濁液1-7電解質(zhì)溶液第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-1分散系一、分散系的概念二、分散系的分類第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-1分散系

一種或幾種物質(zhì)分散成微小的粒子分布在另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為分散系(dispersesystem)。被分散的物質(zhì)稱分散質(zhì)(disperate)，亦稱分散相(disperatedphase)；起分散作用的物質(zhì)稱為分散劑(dispersant)，亦稱分散介質(zhì)(dispersingmedium)。一、分散系的概念：第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-1分散系氣－氣（空氣）氣－液（汽水）氣－固（浮石）液－氣（云、霧）液－液（牛奶）液－固（珍珠）固－氣（煙、塵）固－液（溶液）固－固（合金）

二、分散系的分類：1.按聚集狀態(tài)分第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

<1nm

真溶液

（1nm=10-9m）1-100nm

膠體分散系（溶膠、高分子溶液）

>100nm

粗分散系（懸濁液、乳濁液）2.按分散質(zhì)粒子的大小分1-1分散系第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體一、理想氣體狀態(tài)方程二、道爾頓分壓定律三、分體積定律四、實(shí)際氣體第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體一、理想氣體狀態(tài)方程分子本身不占體積，分子間沒有相互作用力的氣體稱為理想氣體(idealgas)。理想氣體實(shí)際上不存在。低壓(低于數(shù)百千帕)、高溫(高于273K)的條件下的氣體可近似看作理想氣體，理想氣體是實(shí)際氣體的一種極限情況。第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體R=8.314(Pam3mol-1K-1)=8.314(kPaLmol-1K-1)=8.314(Jmol-1K–1)

理想氣體狀態(tài)方程式pV＝nRTR----摩爾氣體常數(shù)第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體二、道爾頓分壓定律分壓：

組分氣體i在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體i的分壓。組分氣體：

理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。分壓定律：p=p1+p2+或p=

pi第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三分壓的求解：xi

i

的摩爾分?jǐn)?shù),表示某組分的物質(zhì)的量占混合物中總物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)。第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三分壓定律的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室中排水集氣法收集的氣體總是含有飽和水蒸氣：p(總壓)=p(氣體)+p(水蒸氣)第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三分體積：

1-2氣體三、分體積定律混合氣體中某一組分i的分體積Vi是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-2氣體在溫度、壓力一定的情況下，混合氣體的體積等于組成該混合氣體的各組分的分體積之和。

氣體分體積定律（lawofpartialvolume）V＝V1＋V2＋…＋Vi＋…

第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三范德華方程式（vanderWaalsequation）

1-2氣體四、實(shí)際氣體（realgas）

分子間有相互作用，分子本身也具有一定的體積，因而實(shí)際氣體不符合理想氣體模型。

a和b稱為范德華常數(shù)。常數(shù)a用于校正壓力；b用于修正體積。均可由實(shí)驗(yàn)確定。

第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-3溶液的濃度一、物質(zhì)的量濃度二、質(zhì)量摩爾濃度三、摩爾分?jǐn)?shù)四、質(zhì)量分?jǐn)?shù)五、幾種溶液濃度之間的關(guān)系

第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-3溶液的濃度廣義地說，兩種或兩種以上的物質(zhì)均勻混合而且彼此呈現(xiàn)分子（或離子）狀態(tài)分布者均稱為溶液。溶液氣態(tài)溶液(空氣)液態(tài)溶液：(酸、堿)固態(tài)溶液(合金)溶質(zhì)溶劑溶液的濃度：是指一定量溶液或溶劑中所含溶質(zhì)的量。由于“溶質(zhì)的量”可取物質(zhì)的量、質(zhì)量、體積，溶液的量可取質(zhì)量、體積，溶劑的量?？扇≠|(zhì)量、體積等，所以在實(shí)際生活中我們所遇到的濃度的表示方法是多種多樣的。第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三定義：1-3溶液的濃度一、物質(zhì)的量濃度(amount-of-substanceconcentration)

單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用符號(hào)cB表示，單位是mol·L-1或mol·dm-3。

cB=nB／V

注意:使用物質(zhì)的量單位mol時(shí)，要指明物質(zhì)的基本單元。第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三基本單元（basiccell）1-3溶液的濃度指系統(tǒng)（system）中的基本組分，它既可以是分子、原子、離子、電子及其他粒子，也可以是這些粒子的特定組合，還可以指某一特定的過程或反應(yīng)，如O2、?(H2SO4)、(H2+?O2)等。Example：c(KMnO4)=0.10mol·L-1

與c(1/5KMnO4)=0.10mol·L-1的兩個(gè)溶液。兩種溶液濃度數(shù)值相同，但是，它們所表示1L溶液中所含KMnO4的質(zhì)量是不同的，前者15.8克，后者為3.16克。第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

1molH3PO4與3mol(1/3H3PO4)的基本單元和基本單元數(shù)是否相同？質(zhì)量是否也相同？摩爾質(zhì)量比是多少？Question1

基本單元基本單元數(shù)質(zhì)量摩爾質(zhì)量前者H3PO41mol相同前者是后者的3倍后者1/3H3PO43mol第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三定義：1-3溶液的濃度二、質(zhì)量摩爾濃度(molality)單位質(zhì)量的溶劑中含有溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，用符號(hào)bB表示，單位是mol·kg-1。

bB=nB／mA

第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三定義：1-3溶液的濃度三、摩爾分?jǐn)?shù)(molefraction)

混合系統(tǒng)（溶液）中某組分B的物質(zhì)的量占全部系統(tǒng)（溶液）的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)，用符號(hào)xB表示，量綱是1。

xB=nB／n第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三定義：1-3溶液的濃度四、質(zhì)量分?jǐn)?shù)(massfraction)混合系統(tǒng)中，某組分B的質(zhì)量占混合物的總質(zhì)量的分?jǐn)?shù)，用符號(hào)wB表示，量綱是1。

wB=mB／m第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-3溶液的濃度五、幾種溶液濃度之間的關(guān)系

1.物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量摩爾濃度例題：1-1第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三【例】：在常溫下取NaCl飽和溶液10.00cm3，測(cè)得其質(zhì)量為12.003g，將溶液蒸干，得NaCl固體3.173g。求：（1）NaCl飽和溶液的質(zhì)量百分濃度，（2）物質(zhì)的量濃度，（3）質(zhì)量摩爾濃度，（4）飽和溶液中NaCl和H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。(2)NaCl飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為：解：

（1）NaCl飽和溶液的質(zhì)量百分濃度為：第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(3)NaCl飽和溶液的質(zhì)量摩爾濃度為：（4）NaCl飽和溶液中第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性一、溶液的蒸氣壓下降二、溶液的凝固點(diǎn)下降三、溶液的沸點(diǎn)上升四、溶液的滲透壓第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性①與溶質(zhì)本性有關(guān)，如酸堿性、導(dǎo)電性、顏色等。②與溶質(zhì)本性無關(guān)，只與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)。依數(shù)性：只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性，又叫溶液的通性。

依數(shù)性中較為明顯的是：

溶液的蒸氣壓下降溶液的沸點(diǎn)上升溶液的凝固點(diǎn)下降溶液具有滲透壓粒子：溶液中實(shí)際存在的分子、離子等。

溶液的性質(zhì)第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三初始：V蒸發(fā)

≠

V凝聚平衡：V蒸發(fā)=V凝聚一、溶液的蒸氣壓下降氣液兩相平衡

蒸發(fā)

H2O(l) H2O(g)

凝聚

純水的蒸氣壓示意圖蒸發(fā)凝聚1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性飽和蒸氣壓：在一定的溫度下，當(dāng)蒸發(fā)的速度等于凝聚的速度，液態(tài)水與它的蒸氣處于動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。用符號(hào)

p

表示。在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后，達(dá)平衡時(shí)，p溶液總是小于同T

下的p純?nèi)軇?，即溶液的蒸氣壓下降。蒸氣壓下降值△p=p純－p液。第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性∴p液<p純劑，c液越大，p液越小。p純-p液的差值也越大。純?nèi)軇┤芤赫羝麎合陆档脑颍旱谌?，共六十六頁，編輯?023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性

拉烏爾定律：在一定的溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。

p：溶液的蒸氣壓：純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A：溶劑的物質(zhì)的量nB：溶質(zhì)的物質(zhì)的量第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性∵是稀溶液，nA>>nB∴

nA+nB≈nA

nB

△p≈——nA

∵nA＝mA/MA

nBnB

∴△p≈——＝—·MA

nAmA

nB△p＝·MA——＝K·b(B)

mA第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性

△p=K蒸

b(B)-----拉烏爾定律的另一種表述。

K蒸與溶劑、T有關(guān)的常數(shù)①同一溫度，溶劑不同，其K蒸不同；②同一溶劑，溫度不同，其K蒸也不同。溶劑溫度/Kp*/kpaMakg/molK(kPa·kg/mol)H2O2983.170.0180.057H2O2932.330.0180.042C6H629813.30.0781.04第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性二、溶液的沸點(diǎn)上升

沸點(diǎn)(boillingpoint)：液體的蒸氣壓等于外界大氣壓力時(shí)液體對(duì)應(yīng)的溫度。純水：p外=101.3kPa，t純水=100℃.沸點(diǎn)上升(boillingpointrise)：難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)的現(xiàn)象。第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性根本原因：蒸汽壓下降p溶液<p純?nèi)軇?溶液的沸點(diǎn)上升示意圖Tb*Tb溶劑溶液溫度

ppokpa

蒸氣壓△p△TbB101.3kpaAB’第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性根據(jù)拉烏爾定律，Kb

：摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù)，與溶劑的本性有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，K·kg·mol

-1。常見溶劑的Kb

值見教材12頁表1-3。bB：溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，mol·kg-1?！鱐b=Tb-Tb=Kb·bB第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性三、溶液的凝固點(diǎn)下降

凝固點(diǎn)(freezingpoint)：在一定的外壓下，溶液與純?nèi)軇┕腆w具有相同的蒸氣壓時(shí)的溫度，稱為該溶液的凝固點(diǎn)。(固液兩相平衡時(shí)的溫度)

凝固點(diǎn)下降(freezingpointdepression)：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)總比純?nèi)軇┑偷默F(xiàn)象。第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性Reason：溶液蒸汽壓下降。273K時(shí)，溶液蒸汽壓低于純?nèi)軇┱羝麎海簿偷陀诖藭r(shí)冰的蒸汽壓此溫度下固液兩相不能共存冰將融化而致溫度下降最終導(dǎo)致凝固點(diǎn)降低第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性實(shí)驗(yàn)證明，溶液的凝固點(diǎn)下降值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比：

Kf

：摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)，與溶劑的本性有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，K·kg·mol-1。常見溶劑的Kf

值見教材。bB：溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，mol·kg-1。第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性冰和鹽混合物常用作制冷劑：冰的表面總附有少量水，當(dāng)撒上鹽后，鹽溶解在水中形成溶液，由于溶液蒸氣壓下降，使其低于冰的蒸氣壓，冰就要融化。隨著冰的融化，要吸收大量的熱，于是冰鹽混合物的溫度就降低。采用NaCl和冰，溫度最低可降到-22℃，用CaCl2·6H2O和冰最低可降到-55℃。凝固點(diǎn)下降還可用來測(cè)定作為溶質(zhì)的未知物的相對(duì)分子質(zhì)量。溶液凝固點(diǎn)下降的應(yīng)用第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性四、溶液的滲透壓半透膜(semipermeablemembrane)：僅允許溶劑分子而不允許溶質(zhì)分子通過的薄膜。滲透(osmosis)：溶劑分子通過半透膜自動(dòng)單向擴(kuò)散的過程。滲透壓(osmosispressure)：在一定的溫度下，恰能阻止?jié)B透發(fā)生所需施加的外壓力，用符號(hào)π表示。滲透作用產(chǎn)生的條件：①半透膜存在；②膜兩側(cè)溶液的濃度不相等。第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性范特霍夫公式：或Π=cBRT≈bBRT

ΠV=nBRT

溶液很稀時(shí)，

cB

≈bB。第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性反滲透：在濃溶液一側(cè)增加較大的壓力可使溶劑進(jìn)入稀溶液（或溶劑）。P

依此可實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮和海水的淡化。滲透反滲透第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-4非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性滲透壓平衡與生命過程的密切關(guān)系：①

給患者輸液的濃度；②植物的生長(zhǎng)；③人的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-5膠體溶液一、分散度和表面吸附二、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)三、膠體溶液的性質(zhì)四、膠體溶液的穩(wěn)定性與聚沉第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-5膠體溶液一、分散度和表面吸附

分散度(dispersiondegree)：物質(zhì)的分散程度，分散質(zhì)粒子越小，分散程度越大。

比表面積(specificsurface)：?jiǎn)挝惑w積的表面積，用符號(hào)s表示。第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(1)任何部分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同；(2)一個(gè)相并不一定是一種物質(zhì)，如食鹽溶液(NaCl和H2O)；(3)單相體系如：飽和食鹽水、糖水等。特點(diǎn)：溶質(zhì)與溶劑已成一體，組分間沒有界面；(4)多相體系如不溶于水的鹽溶液；水與油組成的體系及憎液溶膠等。特點(diǎn):各組分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同，并具有明顯的界面。第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-5膠體溶液表面能:液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子多出的這部分能量。系統(tǒng)的分散度越高，比表面積越大，表面能就越高，系統(tǒng)就越不穩(wěn)定，因此液體和固體都有自動(dòng)降低表面自由能的能力。表面吸附是降低表面能的有效手段之一。

第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-5膠體溶液二、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠體是一個(gè)高度分散的系統(tǒng)，膠體粒子的總表面積非常大，因而具有很高的吸附能力，并能選擇性地吸附異性電荷的離子。以AgI溶膠為例來說明膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)：在制備AgI過程中，若AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+而帶電正電；若KI過量，則膠核優(yōu)先吸附I-而帶負(fù)電。第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三膠團(tuán)膠粒擴(kuò)散層(AgI)m膠核

+A·ng電位離子·（n-x）NO3-

反離子+]x[·xNO3-吸附層擴(kuò)散層擴(kuò)散雙電層

AgI溶膠膠團(tuán)結(jié)構(gòu)（Ag+過量）第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三Fe(OH)3溶膠：{[Fe(OH)3]m?nFeO+?(n-x)Cl-}x+?xCl-As2S3溶膠：[(As2S3)m?nHS-?(n-x)H+]x-?xH+硅酸溶膠：[（SiO2)m?nHSiO3-?(n-x)H+]x-?xH+膠粒帶電，膠團(tuán)不帶電（電中性）當(dāng)KI過量時(shí)，膠粒帶負(fù)電荷，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：[(AgI)m?nI-

?(n-x)K+]x-?xK+第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1-5膠體溶液三、膠體溶液的性質(zhì)溶膠的性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三布朗運(yùn)動(dòng)1、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（布朗運(yùn)動(dòng)）液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊粗分散系布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因：

分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子